3.3 Расчет режима работы

Плановый баланс использования рабочего времени характеризует количество часов, которое должен отработать один рабочий в среднем в течение планового периода. При составлении данного баланса необходимо руководствоваться производственным календарем для пятидневной или шестидневной рабочей недели, утвержденным на год. Результаты расчетов сводятся в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Баланс использования рабочего времени одного рабочего за год

Показатели Единицы ^{Значение}

измерения

Календарный фонд дни

Число выходных дней дни

Число праздничных дней дни

Номинальный фонд рабочего времени дни

Невыходы на работу, всего дни в том числе: трудовые отпуска дни по болезни дни в других случаях предусмотренных законом дни

Эффективный фонд рабочего времени дни

Номинальная продолжительность рабочей смены час

Годовой фонд рабочего времени час

Количество дней трудового отпуска подсчитывается в соответствии с продолжительностью отпусков работников лесного комплекса согласно КЗоТ.

При проектировании лесозаготовительного производства необходимо суточное и сменное задания на лесосечных работах и вывозке древесины, которые определяются делением годового объема производства на число рабочих дней в году и сменность работы на той или иной операции.

На лесосечных работах суточный объем производства равен:

, м³ (3.14)

где – годовой объем производства, м³;

А_р  число дней работы на лесосечных работах, дни. Сменные объемы работ соответственно будут найдены как:

(3.15)

где s ‒ количество смен работы в сутки.

Количество смен работы в сутки на отдельных операциях принимается в соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 3.1.2.

Расчет режима работы на рубках леса рассчитывается в разрезе выполняемых операций и заносится в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 ‒ Режим работы на … рубках (указывается вид рубок)

Операция	Годовой объем заготовок, м3	Количество рабочих дней в году, дни	Суточный объем производства, м3
Валка деревьев
Обрезка сучьев
Раскряжевка хлыстов
Трелевка сортиментов и т. д.

3.4 Расчет производительности машин и механизмов

В данном разделе необходимо рассчитать сменную производительность всех машин и механизмов, работающих на основных работах.

Сменная производительность бензопилы на валке деревьев определяется из выражения:

П_{см вал} , м³ (3.16)

где Т – продолжительность рабочего дня, 7–8 час; φ₁ – коэффициент использования рабочего времени, 0,8‒0,9;

φ₂ – коэффициент использования производительности чистого

пиления пилы, 0,6–0,7;

V_х – средний объем хлыста, м³;

t_ц – общая продолжительность цикла на валке одного дерева, сек.

Общую продолжительность цикла на валке одного дерева можно определить по следующей формуле:

t_ц = t₁ + t₂ + t₃, сек (3.17)

где t₁ – время на подготовку рабочего места, 20–60 сек; t₂ – время валки одного дерева, сек; t₃ – время перехода вальщика к следующему дереву, сек:

t₂ = t_сп + t_ст, сек (3.18)

где t_сп – время спиливания дерева, сек.

t_ст – время сталкивания и падения дерева, 5–25 сек; Время спиливания дерева определяется по формуле:

t_сп , сек (3.19)

где k₁ – коэффициент, учитывающий дополнительные затраты на

подпил, 1,15–1,25; d_с – средний диаметр дерева в области пропила, см:

d_с = d_1,3 ∙ с, см (3.20)

где d_1,3 – диаметр спиливаемого дерева на высоте груди, см; с – коэффициент, зависящий от породы дерева, 1,15–1,25:

‒ для сосны, дуба – 1,27;

‒ для ели – 1,25;

‒ для березы – 1,21;

‒ для осины, ольхи – 1,16; S – производительность чистого пиления, 80–120 см²/сек:

t , сек (3.21)

k₂ – коэффициент, учитывающий захламленность лесосеки, 0,8–0,9; x – вырубаемый запас с 1 га, м³; v – средняя скорость перехода вальщика, 0,2‒0,3 м/сек.

Сменная производительность бензопилы на обрезке сучьев определяется по формуле:

П_{см обр} , м³ (3.22)

где φ₂ – коэффициент использования производительности чистого

пиления пилы, 0,5–0,6; t_ц – продолжительность цикла на обрезке сучьев с одного дерева, сек.

Продолжительность цикла на обрезке сучьев определяется:

t_ц = t₁ + t₄ + t₃, сек (3.23)

где t₁ – время на подготовку рабочего места, 20–40 сек; t₄ – время обрезки сучьев одного дерева, сек:

t , сек (3.24)

где А_с – суммарная площадь среза сучьев на одном дереве (Прило-

жение Л), см², φ₃ – коэффициент использования бензопилы при обрезке сучьев

на лесосеке, 0,15–0,25; t₃ – время перехода обрезчика сучьев от дерева к дереву, сек (по формуле (3.21)).

Сменная производительность бензопилы на раскряжевке хлыстов определяется по формуле:

П_{см раскр} , м³ (3.25)

где φ₂ – коэффициент использования производительности чистого пиления пилы, 0,3–0,4;

t_ц – общая продолжительность цикла на раскряжевке одного

хлыста, сек.

Общая продолжительность цикла на раскряжевке одного хлыста определяется по формуле:

t_ц = t₁ + t₅ + t₃, сек (3.26)

где t₁ – время на подготовку рабочего места, 20–30 сек; t₅ – время раскряжевки одного хлыста, сек:

t , сек (3.27)

где d_р – средний диаметр пропила при раскряжевке (на 10% меньше d_1,3), см; n – количество пропилов, приходящихся на один хлыст, шт. t₃ – время перехода раскряжевщика от дерева к дереву, сек (по

формуле (3.21)).

Комплексная сменная производительность бензопилы на валке деревьев, обрезке сучьев и раскряжевке хлыстов. Все виды работ выполняет один человек. Комплексная сменная производительность определяется по следующей формуле:

П_{см компл} , м³ (3.28)

где Т – продолжительность рабочего времени, 7–8 час; φ₁ – коэффициент использования рабочего времени, 0,75–0,85; φ₂ – коэффициент использования производительности чистого

пиления пилы, 0,6–0,7;

V_х – средний объем хлыста, м³;

t_ц – общая продолжительность цикла на валке одного дерева,

обрезке сучьев и раскряжевке одного хлыста, сек.

Общая продолжительность цикла на валке одного дерева, обрезке сучьев и раскряжевке одного хлыста можно определить по следующей формуле:

t_ц = t₁ + t₂ + t₄ + t₅ + t₃, сек (3.29)

t₁ – время на подготовку рабочего места, 20‒60 сек;

t₂ – время валки одного дерева, сек (по формулам (3.18)‒(3.20)); t₄ – время обрезки сучьев одного дерева, сек (по формуле

(3.24)); t₅ – время раскряжевки одного хлыста, сек (по формуле (3.27)); t₃ – время перехода рабочего от дерева к дереву, сек (по фор-

муле (3.21)).

Производительность валочных и валочно-пакетирующих машин определяется по зависимости:

П_см , м³ (3.30)

где Т – продолжительность смены, 25 200–28 800 сек; t_п-з – время на выполнение подготовительно-заключительных

операций, 1 200–2 400 сек; φ₁ – коэффициент использования рабочего времени, 0,7–0,8; V_п – средний объем формируемой пачки, м³;

t_ц – общая продолжительность цикла валки одного дерева и его

укладки:

t_ц , сек (3.31)

где t₁ – время подъезда валочной машины к дереву, сек:

t , сек (3.32)

где x – вырубаемый запас древесины с 1 га, м³; b_л – ширина полосы леса, разрабатываемой машиной за один

проход, м; v_дв – средняя скорость движения машины при переездах с одной рабочей позиции на другую (от одного дерева к другому для валочной машины), 0,4 м/с; t₂ – время на подготовку дерева к спиливанию (подвод срезаю-

щего механизма к дереву и захват дерева), 20‒25 сек; t₃ – время на спиливание одного дерева, сек:

t , сек (3.33)

где V_х – средний объем хлыста, м³; φ₂ – коэффициент использования производительности чистого

пиления срезающего механизма, 0,7–0,8;

S – производительность чистого пиления срезающего механизма, 0,006–0,025 м²/с; f – видовое число ствола дерева, зависящее от коэффициента

его формы (Приложение Ж);

Н – средняя высота спиливаемых деревьев, м; t₄ – время на сталкивание (повал) спиленного дерева, 10–20 сек; t₅ – время на укладку дерева в пакетоформирующее устройство

(включая и время на открытие и закрытие устройства) или на землю,

60–120 сек; t₆ – время на сброску сформированной пачки с машины на зем-

лю и выравнивание комлей, 300–600 сек.

Для узкозахватных валочных машин типа ВМ-4, не имеющих пакетоформирующего устройства, V_п = V_хл и t₆ = 0.

Производительность валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины (харвестера) определяется по зависимости:

П_см = ^{п з га} , м³ (3.34)

где Т – продолжительность рабочей смены, 25 200–28 800 сек; t_п-з – время на выполнение подготовительно-заключительных

операций, 1 800 сек; φ₁ – коэффициент использования рабочего времени, 0,8–0,85;

b_п – ширина пасеки (рассчитывается по формуле (3.11)), м; L_max – максимальный вылет гидроманипулятора машины, м. Q_га – ликвидный запас древесины на га, м³;

i – интенсивность рубки насаждения, от 0,2 для рубок проме-

жуточного пользования до 1,0 для рубок главного пользования; t₁ – время перемещения машины с одной позиции на другую, сек:

t , сек (3.35)

v_дв – средняя скорость переезда машины с одной позиции на

другую, 0,4 м/с; t₂ – время на подготовку дерева к спиливанию (подвод срезаю-

щего механизма к дереву и захват дерева), 15‒25 сек; t₃ – время на срезание одного дерева, сек:

t , сек (3.36)

где V_х – средний объем хлыста, м³; φ₂ – коэффициент использования производительности чистого

пиления срезающего механизма, 0,7–0,8;

S – производительность чистого пиления срезающего механизма, 0,006–0,025 м²/с; f – видовое число ствола дерева, зависящее от коэффициента

его формы (Приложение Ж);

Н – средняя высота спиливаемых деревьев, м;

t₄ – время на сталкивание (повал) спиленного дерева, 8–15 сек; t₅ – время на обрезание сучьев спиленного дерева, сек:

t , сек (3.37)

где k – коэффициент, показывающий, какая часть длины дерева

протаскивается через сучкорезный механизм за время падения дерева, 0,3;

l_в – средняя длина вершины дерева неподлежащая очистки от

сучьев, 1,5–2,0 м; u_ср – средняя скорость протаскивания дерева через сучкорез-

ный механизм с учетом замедления скорости перед каждым пропилом для раскряжевки, 1,0–1,5 м/с; t₆ – время на раскряжевку хлыста, сек:

t , сек (3.38)

где d_с – средний диаметр пропилов (на 10% меньше d_1,3), м; l_ср – средняя длина выпиливаемых сортиментов, 3–5 м;

N – количество деревьев, вырубаемых с одной позиции машины, шт.:

N , шт. (3.39)

х

Производительность сучкорезно-раскряжевочной машины с фермой (СРМ) определяется по зависимости:

П_см , м³ (3.40)

где Т – продолжительность смены, 25 200–28 800 сек; t_п-з – время на выполнение подготовительно-заключительных

операций, 1 800 сек; φ₁ – коэффициент использования рабочего времени с учетом пе-

реездов машины с одной технологической стоянки на другую, 0,6–0,8; V_х – средний объем хлыста, м³;

t₁ – время на захват и подачу дерева в сучкорезное устрой-

ство, 8–18 сек; t₂ – время на зажим дерева захватом протаскивающего меха-

н изма, 5–7 сек; n – количество выпиливаемых сортиментов с одного хлыста, шт.: n = ^к , шт. (3.41)

мах

где H – средняя длина обрабатываемого дерева, м; l_к – расстояние от комлевого торца дерева до места первого за-

хвата, 1,5–2,5 м;

S_мах – максимальный ход захвата протаскивающего механизма, 4–6 м; t₃ – время на протаскивание дерева через сучкорезное устрой-

ство, сек: t , сек (3.42)

п

где k_д – коэффициент увеличения времени протаскивания из-за проскальзывания подающих органов и более медленной обработки криволинейных участков ствола дерева, 1,1–1,4; u_п – средняя скорость протаскивания дерева, 1–2 м/с; t₄ – время на отпиливание одного сортимента, сек:

t , сек (3.43)

ср

где d_с – средний диаметр пропилов (на 10% меньше d_1,3), м; l_в – средняя длина отпиливаемой вершины дерева, 1,5–2,0 м; S – производительность чистого пиления, 0,006–0,025 м²/с; l_ср – средняя длина выпиливаемых сортиментов, 3–5 м;

t₅ – время на открытие захвата протаскивающего механиз-

ма, 5–7 сек; t₆ – время на возвращение сучкорезно-раскряжевочного меха-

низма в исходное положение, сек:

t , сек (3.44)

хол

где u_хол – средняя скорость возвращения сучкорезно-раскряжевоч-

ного механизма в исходное положение, 2–4 м/с.

Производительность сучкорезно-раскряжевочной машины манипуляторного типа (процессора) определяется по зависимости:

П_см . (3.45)

Составляющие данной формулы аналогичны приведенным в формулах (3.40)–(3.44).

Сменная производительность погрузочно-транспортной машины (ПТМ) или форвардера определяется по формуле:

П_см (3.46)

где Т – продолжительность рабочей смены, 7–8 час; φ₁ – коэффициент использования рабочего времени, 0,75–0,85; φ_т – коэффициент технической готовности, 0,8–0,85; – объем древесины, вывозимый ПТМ с лесосеки, м³:

= x ∙ S_л, м³ (3.47)

где x – количество вырубаемой древесины при определенной ин-

тенсивности, м³/га;

S_л – площадь лесосеки, га:

S_л , га (3.48)

где a – ширина лесосеки, м; b – длина лесосеки, м;

t_ц – время, затраченное на выполнение операций по сбору и

транспортировки лесоматериалов объемом Q, сек:

tц = tпог + tраз + tгx1 + tгx2 + tхx1 + tхx2 + tп.пер + tр.пер , сек (3.49)

где t_пог, t_раз – затраты времени на погрузку и разгрузку сортимен-

тов, сек:

t_погр. = t_п.пач. , сек (3.50)

п

t_раз = t_р.пач. , сек (3.51)

п

где t_п.пач., t_р.пач – затраты времени на погрузку и разгрузку одной

пачки, t_п.пач.= 1 200–900 сек, t_р.пач = 900–600 сек (при V_х < 0,4 м³ – затрачивается больше времени на разгрузку и погрузку; при V_х > 0,4 м³

– затрачивается меньше времени на погрузку и разгрузку); V_п – объем пачки при погрузке и разгрузке, м³;

t_гx1, t_xx1 – затраты времени на движение машины в грузовом и порожнем направлениях по пасечному волоку или технологическому коридору, сек:

t_гx , сек (3.52)

t_xx , сек (3.53)

где L_гx1, L_xx1 – путь совершаемый ПТМ при перевозке пачки сортиментов в грузовом направлении и обратно при холостом ходе по пасечному волоку или технологическому коридору, м:

L_гx , м (3.54)

L_xx , м (3.55)

где K₀ – коэффициент, учитывающий увеличение пройденного пу-

ти за счет непрямолинейности при движении машины по волоку,

1,05–1,2;

K₁ – коэффициент, учитывающий увеличение пройденного пути при развороте машины, 1,1; n_м – количество пачек объемом V_п перевозимых ПТМ, штук:

n_м , шт. (3.56)

п

где V_п – объем пачки, перевозимой ПТМ, м³; v_гx1, v_xx1 – соответственно скорости движения в нагруженном и

порожнем состоянии, м/с (v_rx1 = 1–2 передачи, v_xx1 = 2–3 передачи); t_гx2, t_xx2 – затраты времени на движение машины в нагруженном

и порожнем состоянии по магистральному волоку, сек:

t_гx , сек (3.57)

t_xx , сек (3.58)

где L_гx2, L_xx2 – путь, совершаемый ПТМ при перевозке пачки сортиментов по магистральному волоку в грузовом и холостом направлениях, м:

L_гx , м (3.59)

L_xx , м (3.60)

где L_м – длина пути, проходимого ПТМ по магистральному волоку

до погрузочного пункта, м; v_гx2, v_xx2 – соответственно скорости движения ПТМ по маги-

стральному волоку в нагруженном и порожнем состоянии, м/с (v_rx2 = 2 передача, v_xx2 = 3 передача); t_п.пер – общие затраты времени на переезды ПТМ при сборе пач-

ки, сек:

t_п,пер = ^м, сек (3.61)

п пер

где v_пер – средняя скорость движения машины при сборе пачки, м/c

(1-я передача); t_р.пер – затраты времени на переезд машины при разгрузке сор-

тиментов, сек:

t_р.пер = , сек (3.62)

где l_р.пер – путь, проходимый машиной при разгрузке, м (при уклад-

ке в разные штабеля может составлять до 25 м); v_пер – скорость движения машины при переезде ПТМ от штабе-

ля к штабелю сортиментов, м/с (1-я передача).

Производительность трелевочных тракторов при трелевке древесины в полупогруженном (полуподвешенном) состоянии в смену зависит от объема трелюемой пачки, затрат времени на один рейс, количества рейсов в смену и определяется по формуле:

П_см = ∙ N, м³ (3.63)

где – полезная нагрузка на трелевочный трактор (или объем пач-

ки), м³;

N – количество рейсов за смену, рейсы.

Объем пачки должен соответствовать тяговому усилию трактора, силе тяги трактора по сцеплению, тяговому усилию лебедки и допустимой нагрузке на щит (коник) трактора.

Вначале необходимо найти объем пачки для летнего и зимнего периодов по следующей формуле:

, м³ (3.64)

где F_т – тяговое усилие трактора (касательная сила тяги) на первой

передаче, Н;

Р – масса трактора, т;

– удельное сопротивление движению трактора:

‒ в летний период f’ = 1 500 Н/т;

‒ в зимний период f’ = 1 000 Н/т;

– удельное сопротивление движению волочащихся концов пачки:

‒ в летний период f” = 5 000 Н/т;

‒ в зимний период f” = 4 000 Н/т; g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с²;

i – величина уклона волока, ‰ (при подъеме учитывается «+»,

при спуске «–»);

K – коэффициент распределения веса пачки, показывающий какая часть общей массы пачки приходится на трактор: ‒ при трелевке комлями вперед K = 0,55–0,65;

‒ при трелевке вершинами вперед K = 0,35–0,45; γ – объемный вес древесины, т/м³.

Объемный вес древесины γ определяется из процентного соотношения пород как средневзвешенное значение (по составу насаждения) по следующей формуле:

(3.65)

где С_i – процентное содержание i-ой породы в составе насажде-

ния, %; γ _i – объемный вес i-ой породы, т/м³:

‒ для сосны γ = 0,843 т/м³;

‒ для ели γ = 0,775 т/м³; ‒ для дуба γ = 1,01 т/м³; ‒ для березы γ = 0,940 т/м³; ‒ для осины γ = 0,746 т/м³.

Рассчитанная рейсовая нагрузка должна быть проверена по трем условиям.

1. Проверка паспортной нагрузки на щит осуществляется по формуле:

(3.66)

где q – паспортная грузоподъемность трактора, т.

2. Проверка полезной нагрузки по тяговому усилию трелевочной лебедки выполняется только для тракторов с тросо-чокерной оснасткой для летнего и зимнего периодов по формуле:

(3.67)

где F_л – тяговое усилие лебедки трактора, Н.

Для трелевочных тракторов с пачковым и клещевым захватами проверка полезной нагрузки должна выполняться по площади поперечного сечения зева захвата по формуле:

2 =F_з ∙ L ∙ Δ ∙ K, м³ (3.68)

где F_з – площадь зева пачкового или клещевого захвата, м²;

L – длина трелюемой древесины, м;

Δ – коэффициент заполнения площади зева, 0,6–0,8. K – коэффициент формы трелюемой пачки:

• при трелевке за комель K = 0,6–0,7;

• при трелевке за вершину K = 1,2–1,3.

3. Проверка полезной нагрузки по сцеплению колес или гусениц с грунтом для зимнего и летнего периодов находится по формуле:

где μ – коэффициент сцепления ходовой части трактора с грунтом:

‒ для гусеничных тракторов летом μ = 0,5–0,8, зимой μ = 0,2–0,4;

‒ для колесных тракторов летом μ = 0,3–0,6, зимой μ = 0,3.

Из полученных результатов выбираем минимальные полезные нагрузки для летнего и зимнего периодов соответственно (Q_{л min}, Q_{з min} ), которые используем в дальнейших расчетах.

Количество рейсов за смену для летнего и зимнего периодов определяется по следующей зависимости:

Т ^{п з}

N = , рейсов (3.70)

ххфпрхр

где Т – продолжительность рабочей смены, 420–480 мин; t_п-з – время подготовительно-заключительных работ, мин:

‒ летом t_п-з = 20 мин; ‒ зимой t_п-з = 40 мин; φ₁ – коэффициент использования рабочей смены, 0,8–0,85;

t_хх – время холостого хода, мин; t_фп – время формирования пачки, мин; t_рх – время рабочего хода, мин. Время холостого хода находится по формуле:

t_хх = ^р , мин (3.71)

где S_cр – среднее расстояние трелевки, м; v_3-4 – скорость холостого хода на 3–4-ой передаче, м/мин. Время рабочего хода находится по формуле:

t_рх ^р , мин (3.72)

где v_1-2 – скорость рабочего хода на 1–2-ой передаче, м/мин. Время формирования пачки определяется по формуле:

t_фп = t₁ ∙ _min, мин (3.73)

где t₁ – время формирования пачки объемом 1 м³, 3–5 мин.

Находится t_фп для летнего и зимнего периодов. Время разгрузки пачки определяется по зависимости:

t_р = t₂ ∙ _min, мин (3.74)

где t₂ – время разгрузки пачки объемом 1 м³, 1–3 мин. Находится t_р для летнего и зимнего периодов.

Определяется сменная производительность для летнего и зимнего периодов по формуле (3.63): П_{см л} и П_{см з}.

Общая сменная производительность находится по следующей зависимости:

Псм ср = П смл Дл Псмз Дз , м3 (3.75)

Д

где Д_л – количество рабочих дней летом, дней;

Д_з – количество рабочих дней зимой, дней; Д – общее количество рабочих дней за год, дней.